Uma célula voltaica emprega a reação redox vista a seguir:
Calcule o potencial de célula, a
Ch, em cada um dos seguintes conjuntos de condições:
b)
b)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre célula voltaica! A gente tem uma reação redox:
Nosso objetivo aqui é calcular o potencial de célula a 25°C quando as concentrações são:
Vamos precisar usar as potenciais padrão de redução e a equação de Nernst para achar o potencial da célula nessas condições.
Passo 2
Primeiro, vamos separar a reação completa em duas semirreactions: uma de oxidação e outra de redução. A gente precisa identificar qual metal está sendo oxidado e qual está sendo reduzido.
Na reação:
- O manganês (Mn) está passando de Mn(s) para Mn²⁺(aq), então ele está perdendo elétrons, ou seja, está sendo oxidado.
- O íon Sn²⁺ está ganhando elétrons para virar Sn(s), então está sendo reduzido.
Passo 3
Agora, vamos escrever as semirreactions de oxidação e redução:
Oxidação (Mn):
Redução (Sn):
Passo 4
Para encontrar o potencial da célula, precisamos dos potenciais padrão de redução (
) para cada semirreaction. Vamos supor que, a partir da tabela de potenciais padrão:
-
para a redução de Sn²⁺ a Sn(s) é -0,140 V -
para a redução de Mn²⁺ a Mn(s) é -1,18 V
Lembrando que, como o manganês está sendo oxidado, o
que vamos usar para a oxidação é o oposto do valor de redução.
Passo 5
Calculando o
da célula:
Aqui, o cátodo é onde ocorre a redução (Sn²⁺), e o ânodo é onde ocorre a oxidação (Mn).
Então:
Passo 6
Agora, vamos usar a equação de Nernst para calcular o potencial da célula nas condições dadas:
Onde:
-
é o número de mols de elétrons transferidos (neste caso, 2) -
é o quociente de reação, que é:
Passo 7
Calculando
com as concentrações fornecidas:
Passo 8
Substituindo os valores na equação de Nernst:
Primeiro, calculamos
:
Então:
Resposta
O potencial da célula nas condições dadas é aproximadamente 0,973 V.